Les oscillations paléoclimatiques au cours du Pléistocène et leur influence sur les bilans hydriques stationnels ont été considérées à Madagascar. La disponibilité en eau est l'élément majeur de la vie végétale et animale. À partir de travaux publiés en 2006, un modèle intégrant des aspects écologiques et géomorphologiques dans un contexte de changement climatique est considéré pour identifier les régions qui pouvaient présenter un bilan hydrique stationnel positif, indispensable à la survie de la faune et de la flore sylvicoles au cours des périodes les plus sèches, et l’évolution de ce bilan lorsque le climat redevenait chaud et humide. Le modèle a été appliqué à la biogéographie des lémuriens de Madagascar, et plus particulièrement à une région sédimentaire du versant occidental de l’île, pour expliquer le centre d’endémisme du Menabe Central, entre les bassins versants des fleuves Tsiribihina et Mangoky. / Pleistocene paleoclimatic oscillations have had a major influence on the hydrological balance in Madagascar, from the scale of individual sites to watersheds. Water availability is one of the major component for the life of plants and animals life. Based on previous research published in 2006, a model is considered which has been enriched, and encompasses ecological and geomorphological features in the context of changing climate to identify areas where water remained available during the driest periods, but also how availability increased again when climatic conditions become warmer and wetter. This model is applied to a portion of Western Madagascar encompassing the Tsiribihina and Mangoky watersheds and the Central Menabe center of endemism to describe the mechanism leading to landscape-Level evolution and especially the distribution patterns observed today of some of the island’s endemic animal species, comparing narrowly vs. broadly endemic taxa.

La biodiversité des forêts tropicales humides (FTH) est inégalement répartie dans les trois principales régions des tropiques : les Néotropiques, l’Asie du sud-est et l’Afrique tropical. Même si les forêts africaines contiennent une diversité en espèces végétales et un endémisme importants, leur richesse spécifique reste faible par rapport aux autres massifs forestiers tropicaux. Cette disparité serait liée à l’impact négatif d’événements d’extinction durant le Cénozoïque plus intenses dans les forêts africaines. A l’échelle du bassin du Congo, les niveaux de diversité important et l’endémisme des forêts africaines seraient liés à l’hypothèse d’existence de forêts refuges du passé. Cette hypothèse suggère une contraction des forêts en ‘refuges’ durant les événements climatiques du Dernier Maximum Glacier (DMG, entre 24’000 et 12’000 Ans).L’objectif principal de cette thèse est d’étudier l’évolution des forêts africaines en réponse aux changements climatiques sur des pas de temps anciens (millions d’années) et plus récent (milliers d’années). Pour cela nous étudions deux groupes de palmiers Africains : les rotins de la sous-tribu des Ancistrophyllinae et le genre de sous-bois des FTH d’Afrique Centrale Podococcus composé de deux espèces P. barteri et P. acaulis. Le premier groupe nous renseigne sur les événements d’extinctions anciens durant le Cénozoïque, alors que le second permet d’étudier la réponse des FTH face aux changements climatiques du Pléistocène. L’approche utilisée dans cette thèse consiste à 1) reconstruire l’histoire évolutive des rotins, et 2) inférer la dynamique évolutive des deux espèces de Podococcus dans le temps. Cinq objectifs spécifiques structurant deux grandes parties de la thèse ont été retenus. Première partie : (i) reconstruire les relations phylogénétiques chez les Ancistrophyllinae à l’aide de marqueurs chloroplastiques et nucléaires, (ii) estimer les âges de divergences puis tester l’impact des événements d’extinction chez les Ancistrophyllinae. Seconde partie : (iii) construire les modèles de niches écologiques et inférer les zones de stabilité écologique des deux espèces de Podococcus depuis le DMG, (iv) reconstruire les relations phylogéographiques chez Podococcus à partir de plastomes entier obtenus avec du Séquençage Nouvelle Génération ‘NGS’ et (v) évaluer la concordance entre la diversité génétique et la stabilité écologique des populations de Podococcus.Les résultats suggèrent que les espèces d’Ancistrophyllinae se sont probablement diversifiées de manière constante mais avec un taux d’extinction assez élevé ponctué par un ou plusieurs événements d'extinction sévères au cours du Cénozoïque. Les Ancistrophyllinae ont divergé durant l’Eocène et la plupart des espèces sont apparues après 10 Ma durant la fin du Miocène et du début du Pliocène. Chez le genre Podococcus, une corrélation significative entre la diversité génétique unique et la stabilité écologique a été démontré appuyant l’hypothèse des forêts refuges. Les populations écologiquement stables et diversifiées sont principalement localisées dans les zones montagneuses comme les Monts de Cristal et les Monts Doudou au Gabon, mais aussi dans les forêts littorales atlantiques au Gabon et au Cameroun. Par contre la plupart des populations datent d’avant le DMG ce qui traduit une réponse des espèces sur plusieurs cycles glaciers. Les résultats de cette thèse montrent que les changements climatiques anciens et plus récents ont fortement influencé l’évolution et la dynamique des espèces forestières d’Afrique Centrale. De plus, nos résultats ont permis d’identifiés les forêts côtières comme prioritaires pour la conservation de la diversité en Afrique Centrale. / Tropical rain forests (TRF) biodiversity is not equally distributed between the three main tropical regions: Neotropics, South East Asia and tropical Africa. Even though African rain forests display high levels of diversity and endemism, this diversity is low compared to that of the other tropical regions. One of the main hypotheses advanced to explain this lower species diversity is that the African flora has undergone higher extinction rates during the Cenozoic. Across the Congo basin, high levels of species diversity and endemism is thought to be linked to the hypothesis of forest refugia. This hypothesis suggests a contraction of rain forests in 'refugia' during the Last Glacial Maximum (LGM, between 24’000 and 12’000 Years).The aim of this thesis is to study the evolution of African rain forests in response to climate change on ancient (million years) and more recent (thousands of years) time scales. For this we study two groups of African palms: the rattans of the sub-tribe Ancistrophyllinae and the understory genus of Central African TRF Podococcus with two species P. barteri and P. acaulis. The first group provides information about ancient extinctions events during the Cenozoic, while the second is used to study the response of TRF during Pleistocene climate change in Central Africa. The approach used in this thesis is to 1) reconstruct the evolutionary history of African rattans, and 2) to infer the evolutionary dynamics of the two species of Podococcus through time. The five specific objectives structuring two main parts of the thesis are: First part: (i) reconstruct phylogenetic relationships among Ancistrophyllinae using plastid and nuclear markers, (ii) estimate divergence times and test the impact of extinction events on Ancistrophyllinae. Second part: (iii) build ecological niche models and infer the areas of habitat stability of the two species of Podococcus from the LGM, (iv) reconstruct phylogeographic relationships of populations of Podococcus from whole plastomes obtained using Next Generation Sequencing and (v) assess the correlation between genetic diversity and ecological niche stability of all populations of Podococcus.Results suggest that Ancistrophyllinae has possibly undergone a constant diversification with a relatively high extinction rate punctuated by one or more severe extinction events during the Cenozoic. Ancistrophyllinae diverged during the Eocene with most species originating to the Late Miocene after 10 Ma. In the genus Podococcus, a significant correlation between the unique genetic diversity and habitat stability was demonstrated supporting the hypothesis of forests refugia in Central Africa. Ecologically stable and diverse populations are mainly located in mountainous areas such as Monts de Cristal and Monts Doudou in Gabon, but also in the Atlantic coastal forests in Gabon and Cameroon. In contrast, most of the populations predate the LGM reflecting that species respond over several glacial cycles. Results of this thesis highlight that ancient and recent climate changes have strongly influenced the evolution and dynamics of Central African forests. In addition, our results allowed the identification of African Atlantic coastal forests as an important conservation priority.

Face à une préoccupation environnementale croissante, les pays du monde accentuent leurs efforts pour réduire leur dépendance aux ressources fossiles, sources majeures d’émissions de gaz à effet de serre, en les remplaçant par des énergies propres, dont la bioénergie. Dans le contexte induit par l’Accord de Paris et les objectifs d’atténuation du changement climatique, la bioénergie connait une attention croissante dans le monde comme moyen de décarbonation de notre société. Ce travail de thèse se concentre sur les perspectives de développ- ement de la bioénergie en s’attachant à analyser l’évolution de la production de bioénergie au regard des politiques d’incitation, des échanges de ressources biomasses et leur utilisation soutenable à long terme dans un contexte de décarbonation des sociétés. Dans ce contexte d’analyse, ce travail porte également sur une meilleure implémentation de la bioénergie dans notre modèle d’optimisation du système énergétique mondial, TIAM-FR. Ce manuscrit est structuré en quatre chapitres. Le premier chapitre présente le positionnement actuel de la bioénergie, les stratégies mises en œuvre pour son développement et la manière dont cela s’intègre dans notre approche de modélisation. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation du développement apporté à la filière de bioénergie dans le modèle TIAM-FR. Le troisième chapitre montre notre travail par rapport à l’évaluation du potentiel de la biomasse. Enfin, le dernier chapitre analyse le rôle futur de la bioénergie dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique, à l’échelle mondiale et par un focus réalisé sur quatre pays asiatiques, la Chine, l’Inde, le Japon et la Corée du Sud. / With growing concerns about the environment, countries are increasing efforts to reduce their fossil fuel dependency, the major source of greenhouse gas emissions, by replacing them with clean energy sources including bioenergy. In this context induced by the Paris’ Agreement and climate change mitigation targets, the bioenergy is being highlighted in the pathway to the decarbonization of our society. The work of this thesis concentrates on the perspectives of bioenergy development aiming to analyze the evolution of bioenergy production in view of policies, global exchange of biomass resources and the sustainable utilization of bioenergy in the long term in a context of decarbonization of societies. In terms of analysis, this thesis focuses also on the better implementation of bioenergy chain in our global energy system optimization model, TIAM-FR. This manuscript is structured in four chapters. The first chapter presents the actual position of bioenergy, bioenergy development strategy as well as the way how they are integrated into our modeling approach. The second chapter is dedicated to present the developments effectuated for the bioenergy chain in the model TIAM-FR. The third chapter shows our work regarding the evaluation of biomass resources potentials. Lastly, the role of bioenergy in the climate change mitigation context has been discussed at a global scale and by a focus on four Asian countries, China, India, Japan and South Korea.

Cette thèse a pour objectif de déterminer le devenir des populations marginales d’arbres boréo-montagnards dans le contexte des changements climatiques. La réponse dendroclimatique et la structure génétique des espèces sont analysées conjointement sur des gradients incluant les zones de distributions continues et marginales. Les deux modèles biologiques choisis sont le thuya occidental en limite nordique (forêt boréale canadienne) et le pin cembro en limite occidentale (Alpes). Les hypothèses suivantes ont été testées : le réchauffement climatique au cours du XXe siècle a entrainé une augmentation de croissance ; la variabilité de croissance est reliée à la structure génétique aux niveaux intra- et inter-populationnels. Une baisse de croissance du thuya a été observée après 1980 en zone marginale, qui serait liée à une limitation par la sécheresse. Pour les deux espèces, les relations climat-croissance étaient essentiellement modulées par le volume des précipitations, mais également par des variables édaphiques et par la taille des arbres. L’existence d’un lien significatif entre la structure génétique et certaines variables climatiques laisse néanmoins espérer un potentiel d'adaptation génétique, dont l’ampleur dépendra de la diversité génétique disponible pour la sélection naturelle. Par ailleurs, le synchronisme de croissance entre les arbres était à la fois influencé par la diversité génétique intra-populationnelle et par le volume des précipitations. En conclusion, il apparaît très difficile de distinguer les effets du climat et de la génétique sur la croissance des arbres étudiés. / This thesis aims to assess the fate of marginal populations, in the context of climate change, for boreo-mountain tree species. The dendroclimatic response and the genetic structure of the species are jointly analyzed on gradients including both the continuous and the marginal distribution zones. Two biological models have been chosen for this research, white cedar at its northern limit (boreal forest) and stone pine at its western limit (temperate mountain forest). The following hypotheses were tested: global warming during the twentieth century has led to increased growth; growth variability is related to the genetic structure at the intra- and inter-population levels. A decline in cedar growth was observed after 1980 in marginal zone, which could be linked to drought constraints on growth. For both species, climate-growth relationships were essentially modulated by the amount of precipitation, but also by soil and tree-size variables. The existence of a significant link between genetic structure and some climatic variables still leaves some hope for a genetic adaptation potential, which magnitude will depend on the genetic diversity available for natural selection. The growth synchronicity between the trees was both influenced by the intra-population genetic diversity and the amount of precipitation. In conclusion, it is very difficult to disentangle the effects of climate and genetics on the growth of the studied trees.

Nous traversons actuellement une crise de perte de la biodiversité sans précédant. La dégradation des sols et la perte d’habitat, la pollution, la surexploitation et les invasions biologiques contribuent à cette perte mondiale de biodiversité. Par ailleurs, le changement climatique et ses interactions avec les autres menaces, sont probablement l’un des défis majeurs des prochaines décennies pour la biodiversité. À l’heure actuelle, en raison de la multiplication des études et des approches employées, il est difficile d’avoir une vision synthétique des conséquences potentielles de ces changements sur la biodiversité. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’améliorer la caractérisation et la quantification des différents impacts des changements climatiques sur la biodiversité, à l’échelle mondiale par des approches de modélisations et de méta-analyses. Une première partie de mes travaux a ainsi porté sur les conséquences potentielles de la hausse du niveau des mers sur les hotspots insulaires, au cours de laquelle j’ai mis en évidence les conséquences majeures d’une telle hausse pour certains de ces hotspots. Je me suis ensuite intéressée à l’étude des effets conjugués des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les invasions biologiques à l’échelle mondiale. Cette partie a permis de mettre en évidence que les conséquences des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les espèces invasives dépendent de la région, du taxon et de l’espèce considérée. Ainsi, j’ai mis en évidence que certaines régions pourraient être moins favorables à la présence d’espèce invasives dans le futur. En outre, cette partie a également mis en évidence que les hotspots majoritairement composés d’îles étaient particulièrement favorables à la présence de ces espèces invasives. Finalement, dans une dernière partie, j’ai étudié les conséquences des menaces futures pour les hotspots de biodiversité dans une perspective de conservation. Cette partie a notamment permis d’établir des priorités de recherche et de conservation entre les hotspots de biodiversité en tenant compte des futures menaces qui pèsent sur la biodiversité à l’échelle des hotspots, mais également au sein même des hotspots de biodiversité. Cependant, la mise en œuvre de plans de gestion de sauvegarde d’habitats ou d’espèces ne pourra se faire qu’en intensifiant les collaborations avec l’ensemble des acteurs impliqués. Plus généralement, la mise en œuvre de stratégies d’atténuation et d’adaptation efficaces aux changements climatiques ne pourra pas avoir lieu sans un soutien du grand public. / Global biodiversity is changing at an unprecedented rate due to loss of habitat, biological invasions, pollution, overexploitation. Furthermore, climate changes and their synergies with other threats will probably become the main drivers of biodiversity loss in the next century. Nowadays, the multiplicity of approaches and the resulting variability in projections make it difficult to get a clear picture of the future of biodiversity due to climate change. Yet, the majority of models indicate alarming consequences for biodiversity, with the worst- case scenarios leading to an increase of extinction rates. The aim of this thesis was to improve the knowledge about of the different consequences of climate change on biodiversity worldwide. To do that I mainly used modelisation and meta-analyses approaches. The first part of my work was to investigate the consequences of sea level rise for the ten insular biodiversity hotspot and their endemic species, during which I highlighted that between 6 and 19% of the islands would be entirely submerged. Then I studied the effects of climate and land use changes on biological invasions worldwide. The results showed that invasives species response to climate and land use changes depend on region, taxa and species considered. We also emphasized that some regions could lose a significant number of invasive alien species. Besides, we also found that hotspot that are mainly islands or group of islands are highly suitable for invasive species. Finally, in the last part, I quantified the exposure of biodiversity hotspots to the combined effects of climate change, land use change and biological invasions. This work highlighted the pressing need to consider different drivers of global change in conservation planning. In addition, we established some prioritization framework among the hotspot. Finally, conservation strategies to protect habitat and species under global changes, can only be achieved through closed collaboration with park managers. Overall, implementation of effective adaptation strategies to climate change can only succeed with public support.

Les générateurs stochastiques de temps sont des modèles numériques capables de générer des séquences de données climatiques de longueur souhaitée avec des propriétés statistiques similaires aux données observées. Ces modèles sont de plus en plus utilisés en sciences du climat, hydrologie, agronomie. Cependant, peu de générateurs permettent de simuler plusieurs variables, dont les précipitations, en différents sites d’une région. Dans cette thèse, nous proposons un modèle original de générateur stochastique basé sur un champ gaussien multivarié spatio-temporel. Un premier travail méthodologique a été nécessaire pour développer un modèle de covariance croisée entièrement non séparable adapté à la nature spatio-temporelle multivariée des données étudiées. Cette covariance croisée est une généralisation au cas multivarié du modèle non séparable spatio-temporel de Gneiting dans le cas de la famille de Matérn. La démonstration de la validité du modèle et l’estimation de ses paramètres par maximum de vraisemblance par paires pondérées sont présentées. Une application sur des données climatiques démontre l’intérêt de ce nouveau modèle vis-à-vis des modèles existants. Le champ gaussien multivarié permet la modélisation des résidus des variables climatiques (hors précipitation). Les résidus sont obtenus après normalisation des variables par des moyennes et écarts-types saisonniers, eux-mêmes modélisés par des fonctions sinusoïdales. L’intégration des précipitations dans le générateur stochastique nécessite la transformation d’une composante du champ gaussien par une fonction d’anamorphose. Cette fonction d’anamorphose permet de gérer à la fois l’occurrence et l’intensité des précipitations. La composante correspondante du champ gaussien correspond ainsi à un potentiel de pluie, corrélé aux autres variables par la fonction de covariance croisée développée dans cette thèse. Notre générateur stochastique de temps a été testé sur un ensemble de 18 stations réparties en zone à climat méditerranéen (ou proche) en France. La simulation conditionnelle et non conditionnelle de variables climatiques journalières (températures minimales et maximales, vitesse moyenne du vent, rayonnement solaire et précipitation) pour ces 18 stations soulignent les bons résultats de notre modèle pour un certain nombre de statistiques / Stochastic weather generators are numerical models able to simulate sequences of weather data with similar statistical properties than observed data. However, few of them are able to simulate several variables (with precipitation) at different sites from one region. In this thesis, we propose an original model of stochastic generator based on a spatio-temporal multivariate Gaussian random field. A first methodological work was needed to develop a completely non separable cross-covariance function suitable for the spatio-temporal multivariate nature of studied data. This cross-covariance function is a generalization to the multivariate case of spatio-temporal non-separable Gneiting covariance in the case of the family of Matérn. The proof of the validity of the model and the estimation of its parameters by weighted pairwise maximum likelihood are presented. An application on weather data shows the interest of this new model compared with existing models. The multivariate Gaussian random field allows the modeling of weather variables residuals (excluding precipitation). Residuals are obtained after normalization of variables by seasonal means and standard deviations, themselves modeled by sinusoidal functions. The integration of precipitation in the stochastic generator requires the transformation of a component of the Gaussian random field by an anamorphosis function. This anamorphosis function can manage both the occurrence and intensity of precipitation. The corresponding component of the Gaussian random field corresponds to a rain potential, correlated with other variables by the cross-covariance function developed in this thesis. Our stochastic weather generator was tested on a set of 18 stations distributed over the Mediterranean area (or close) in France. The conditional and non-conditional simulation of daily weather variables (maximum and minimum temperature, average wind speed, solar radiation and precipitation) for these 18 stations show good result for a number of statistics.

Le Bergsee offre une séquence sédimentaire terrestre et continue sur l’histoire environnementale de l’Europe de l’Ouest entre 50 ka BP et aujourd’hui.Un enregistrement pollinique continu et séculaire permet la construction de l’évolution de la végétation et du climat sur la dernière période glaciaire.Outre l’opposition entre le Stade Isotopique Marin 3 et 2 (le second étant plus steppique), la succession de stades et d’interstades courts nord-atlantiques est reflétée par l’alternance de steppes (i.e. climat froid/sec) et de courts épisodes forestiers (i.e. réchauffements). Des phases glaciaires plus prononcées attestent de Stades de Heinrich en Europe de l’Ouest.Ces résultats sont validés par : 1) la confrontation avec des études européennes et 2) l’approche multi-proxy (chironomes, alkanes, géochimie) appliquée à des épisodes clés.Une comparaison avec les données archéologiques montre finalement le potentiel de contribution du contexte climato-environnemental du Bergsee à la compréhension des changements sociétaux du Paléolithique Supérieur. / Bergsee Lake provides a terrestrial and continuous sediment record of environmental changes in Western Europe for the last 50 ka.A continuous pollen record established at secular resolution allow to reconstruct the vegetation and climate variability of the Last Glacial period.Contrasted climate/vegetation is recorded between Marine Isotope Stages 3 and 2 (more steppic for the second one), and the north-Atlantic stadial/interstadial succession is also reflected by alternating steppe (i.e. cold/dry climate) and short forested episodes (i.e. warming). Moreover, Heinrich Stadials are evidenced as pronounced glacial phases by the Bergsee record.These results are supported by 1) comparison with other European records and 2) the multi-proxy approach (chironomids, alkanes, sedimentary data) applied on key climatic periods.Finally, comparison with archaeological data highlights the great potential contribution of the Bergsee record to the understanding of society changes of the Late Palaeolithic.

Qu’est-ce qui fait qu’une norme juridique est respectée en pratique ? Dans un contexte de complexification du droit international et d’émergence de nouvelles formes de normativité, le régime juridique de lutte contre les changements climatiques fournit un champ d’étude particulièrement stimulant. Pour répondre à l’urgence d’une action universelle en faveur de la protection du climat, le Mécanisme pour un développement propre du Protocole de Kyoto (MDP) constitue un outil pionnier en tant qu’instrument de marché destiné à faciliter la réalisation des obligations juridiques. Offrant la possibilité aux États industrialisés et aux entreprises de compenser leurs émissions de carbone à travers des projets réalisés dans les États en développement, le MDP a donné lieu à une pratique abondante, encadrée par une architecture normative complexe. Cette architecture est composée de normes de natures et de portées très diversifiées, façonnée par l’engouement fort des États et du secteur privé. Bonnes pratiques, codes de conduite, recommandations, sont autant de normes dépourvues de caractère obligatoire, mais qui connaissent cependant une remarquable effectivité. / Why are legal norms complied with in practice? In the context of an evolutionary process of complexification of international legal regimes, with emergence of changing forms of normativity, the international climate change regime offers an interesting illustration. As collective answer to the challenge of mitigation of the green house gas emissions at the global level, an open market of carbon credits was created, in order to make attractive and financially interesting the mitigation projects. As a pioneer, the Clean Development Mechanism, one of the flexibility mechanisms of the Kyoto Protocol, is at the disposal of the industrialized States and of the private sector to reduce their carbon emissions in the territory of developing States. This Mechanism gives raise to an intense practice, regulated by a complex normative architecture. This architecture is composed by norms very diverse in nature and scope, designed by the infatuation of the States and private sector. Good practices, codes of conduct, recommendations, as norms, despite their non-binding character, that are particularly effective. Through the tentative of qualification of this legal system, this analysis describes a participative law- making process, where norms are continuously debated among actors. The system organizes new ways in order to ensure legal certainty, whereas the key question of its coherence is raised. This research finally allows envisaging a tool of identification of factors of the legal effectiveness, which could inspire other emerging normative models.

Il est prévu une augmentation de l’intensité et de la fréquence des sécheresses dans les années à venir à cause des changements climatiques. Puisque la productivité des peupliers est étroitement liée à la disponibilité en eau, il existe un risque de déclin de la production de bois dans les peupleraies. L’optimisation de la biomasse produite en regard de l’eau consommée (efficience d’utilisation de l’eau, WUE) apparaît alors être une question de recherche prometteuse. Des études précédentes ont montré une diversité clonale de WUE chez les peupliers, pilotée principalement par la conductance stomatique (gs). Cependant, gs et l’assimilation en CO2 ne sont pas toujours connectés, ce qui peut conduire à de fortes variations de WUE au niveau foliaire. De plus, puisque la mesure de l’efficience d’utilisation de l’eau au niveau de la plante entière (TE) est laborieuse à mesurer, les expérimentations sont souvent réalisées en serre. Toutefois, les conditions contrôlées d’une serre conduisent à un environnement très différent des conditions naturelles, et les comparaisons de WUE entre conditions contrôlées et naturelles sont rares dans la littérature. Nous avons évalué la diversité des dynamiques stomatiques au sein de génotypes de peupliers sous conditions témoins et sous sécheresse en serre et en pépinière. Nous avons examiné le lien entre différents facteurs physiologiques, morphologiques et moléculaires et les dynamiques stomatiques, ainsi que leur influence sur TE. De plus, nous avons étudié la relation entre différents estimateurs de WUE et ses composantes entre des conditions contrôlées et naturelles. Le contenu en éléments minéraux et l’expression de gènes candidats ont également été quantifiés à deux moments de la journée pour analyser leur relation avec gs. Nous avons observé une variabilité génotypique significative des dynamiques stomatiques à la fois en réponse à l’irradiance et au VPD, de plus modifiée par la sécheresse et les conditions de croissance. La taille et la densité des stomates ainsi que la transpiration foliaire étaient fortement corrélées aux dynamiques stomatiques en serre, mais très peu en pépinière. Ces résultats soulignent l’importance et la complexité de ces mécanismes à l’échelle de la plante entière. WUE au niveau de la feuille et de la plante entière étaient relativement stables au sein des génotypes et entre conditions de croissance, mais bien moins avec la sécheresse. Enfin, des contenus en éléments et des expressions géniques distinctes ont été observées entre faces de la feuille et enter moments de la journée, en lien avec gs. Ces résultats fournissent de précieuses informations pour mieux comprendre les divers mécanismes foliaires pilotant WUE au niveau de la plante entière. / The number of drought events is expected to increase in intensity and frequency as a result of climate change. Since poplar productivity is closely linked to water availability, there is an increasing risk of decline in wood production from poplar plantations. Optimization of the ratio of biomass production to water used (i.e. water use efficiency, WUE) appears therefore as a relevant target for poplar research. Previous studies have shown the clonal diversity of WUE in poplar is driven mainly by stomatal conductance (gs). However gs and photosynthesis are not always tightly coupled which can result in large variations of WUE at leaf level. Additionally, because transpiration efficiency (TE) is laborious to measure, experiments are often conducted in pots in glasshouses. However in controlled conditions the environment is widely different than in the field and comparisons of WUE in controlled and field conditions are scarce in the literature. We assessed the diversity of stomatal dynamics among poplar genotypes under control or drought conditions grown in a glasshouse and in the field. We investigated the link between physiological, morphological and molecular factors and stomatal dynamics, and their influence on TE. Furthermore, we examined the relation between different estimators of WUE and its components between controlled and field conditions. Element content and candidate gene expression in the guard cells were also quantified at two times during the day to analyze their link to stomatal conductance. We found among the four genotypes studied significant genotypic variability of stomatal dynamics to irradiance and VPD which was altered by drought and growing conditions. Stomatal size and density as well as water use, but not WUE, were correlated to stomatal dynamics, emphasizing the importance and complexity of such mechanisms at the whole plant scale. Good agreements between leaf-level and whole-plant WUE among genotypes and between growing conditions were also found. Finally, distinct guard cell element contents and candidate gene expression, between leaf sides and time of day, linked with stomatal conductance draw attention to the diversity of components contributing to TE. These findings provides valuable information to better understand the diverse, sometimes unsuspected, leaf-level mechanisms driving water use efficiency at the whole plant scale.

Chez les espèces fruitières, la floraison est un évènement majeur qui influencera fortement la fructification. Ce processus, finement régulé par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux, est encore peu connu. Chez le cerisier doux (Prunus avium), les fleurs ne s’épanouissent qu’après avoir satisfait des besoins en froid et en chaud. Les effets du changement climatique sur la floraison sont déjà notables et pourraient induire d’importantes pertes économiques. La compréhension des déterminants génétiques et moléculaires impliqués dans la floraison permettra l’amélioration des programmes de sélection variétale visant l’obtention d’arbres adaptés aux futures conditions climatiques. L’objectif de cette thèse est d’accroître les connaissances sur ces déterminants et d’identifier les gènes contrôlant la floraison chez le cerisier. En étudiant les deux familles intra spécifiques ‘Regina’ × ‘Lapins’ et ‘Regina’ × ‘Garnet’, la détection de nombreux quantitative trait loci (QTL) sur l’ensemble des groupes de liaisons (GL) a permis de confirmer la forte implication des besoins en froid dans la floraison ainsi que la complexité de ces caractères. Un QTL à effet majeur a été localisé sur le GL4. Dans les régions couvertes par les QTL contrôlant la date de floraison, une centaine de gènes candidats (GC) pour ce caractère a été identifiée. Un sous ensemble de ces GC a ensuite été étudié pour leur expression au cours du développement des bourgeons par PCR quantitative (qPCR). A terme, ces travaux serviront de bases pour l’identification et la sélection de gènes qui permettront l’obtention de génotypes adaptés aux futures conditions climatiques. / In fruit species, the flowering is a major event which strongly influences fructification. This process tiny controlled by many genetic and environmental factors is still little known. In sweet cherry (Prunus avium), flowers open out only after having satisfied chill and heat requirements. The effects of climate change on the flowering are already notable and could induce important economic losses. Identification of genetic and molecular determinants involved in the flowering will allow the improvement of varietal selection programs to obtain trees adapted to future climate conditions. Objective of this thesis is to increase the knowledge of these determinants and identify genes involved in flowering in sweet cherry. By studying two intraspecific progenies ‘Regina’ × ‘Lapins’ and ‘Regina’ × ‘Garnet’, detection of many quantitative trait loci (QTL) on all linkage groups (LG) has enabled us to confirm the strong involvement of chill requirements in the flowering as well as the complexity of these traits. QTL with major effect was localized on the LG4. In regions covered by all the QTLs controlling flowering date, a hundred candidate genes (CG) for this trait was identified. A subset of these GC was then studied for their expression during development of buds by quantitative PCR (qPCR). In the long term, this work will serve as a basis for the identification and selection of genes that allow obtaining genotypes adapted to future climate conditions.